JP4402994B2 - Image processing method, apparatus, and program - Google Patents

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Description

本発明はデジタル画像、特にスナップ写真画像のような自然画像中のエッジとノイズとを判別するための閾値を求める画像処理方法および装置並びにそのためのプログラムに関するものである。   The present invention relates to an image processing method and apparatus for determining a threshold value for discriminating edges and noise in a digital image, particularly a natural image such as a snapshot image, and a program therefor.

近年、デジタルスチルカメラ(以下デジタルカメラという)は急速に普及している。デジタルカメラは、光の情報を銀塩フィルムに結像させる代わりに、デジタルデバイス(CCDや光電子倍増管など)に結像させ、画像をデジタルデータ(以下デジタル画像という)として記録媒体に保存したり、直接コンピュータで利用したりすることができるので、画像処理を施したり保存するのに便利である。   In recent years, digital still cameras (hereinafter referred to as digital cameras) are rapidly spreading. Instead of imaging light information on a silver salt film, a digital camera forms an image on a digital device (CCD, photomultiplier tube, etc.) and stores the image on a recording medium as digital data (hereinafter referred to as a digital image). Since it can be used directly on a computer, it is convenient for image processing and storage.

また、従来の撮像方法により銀塩フィルムに光の情報を結像させて得た画像や、写真用紙や、紙などの印刷媒体に印刷して得た画像を、スキャナなどの読取装置で光電変換により読み取ってデジタルデータを、デジタルカメラにより取得されたデジタル画像と同じように保存したり、画像処理を施したりするなどのことも行われている。   Also, photoelectric conversion of images obtained by imaging light information on silver halide films by conventional imaging methods and images obtained by printing on printing media such as photographic paper and paper using a reader such as a scanner The digital data read and stored in the same manner as a digital image acquired by a digital camera, image processing, and the like are also performed.

このようなデジタル画像(以下略して画像という)は、モニタなどの表示装置に表示されたり、写真用紙にプリントされたりするなどで再生されるが、再生された画像に対して高品位な画質が期待されるので、デジタル画像に対して様々な画像処理を施す必要がある。   Such a digital image (hereinafter abbreviated as an image) is reproduced by being displayed on a display device such as a monitor or being printed on a photographic paper. As expected, it is necessary to perform various image processing on the digital image.

これらの画像処理のうち、画像の鮮鋭度を向上させたり、ノイズを抑制したりするなどの像構造変換処理は、処理後の画像の画質に対して大きな影響を与えるものであり、様々な方法が提案されている。また、単純にノイズを抑制するだけでは、画像中のエッジも抑制され、処理後の画像がぼけてしまうという問題があり、単純に鮮鋭度を向上させるだけでは、ノイズも強調され、処理後の画像の画質が良くないという問題があるため、画像に対して鮮鋭度を向上させると共に、ノイズを抑制することが望まれる。   Among these image processing, image structure conversion processing such as improving the sharpness of an image or suppressing noise has a great influence on the image quality of the processed image. Has been proposed. In addition, simply suppressing noise has the problem that the edges in the image are also suppressed and the processed image is blurred. Simply increasing the sharpness also enhances the noise, Since there is a problem that the image quality of the image is not good, it is desired to improve the sharpness of the image and suppress noise.

特許文献1には、エッジを失わずにノイズの抑制を図る方法として、画像から高周波数成分の信号を抽出し、抽出した信号の絶対値が所定の閾値以下であればこの信号をノイズと判断して除去(コアリング処理)する一方、抽出した信号の絶対値が所定の閾値より大きければこの信号をエッジと判断して除去しないようにする方法が提案されている。   In Patent Document 1, as a method for suppressing noise without losing edges, a signal having a high frequency component is extracted from an image, and if the absolute value of the extracted signal is equal to or smaller than a predetermined threshold, the signal is determined as noise. On the other hand, a method has been proposed in which if the absolute value of the extracted signal is larger than a predetermined threshold value, this signal is judged to be an edge and not removed (coring processing).

また、特許文献2にも、画像を鮮鋭化すると共に、ノイズを抑制する方法が提案されている。この方法は、まず、画像に対してローパスフィルタなどの平滑化フィルタによる平滑化処理を行って、ノイズが抑制された(エッジも抑制された)平滑画像を得、注目する画素を中心画素とし、中心画素から周囲画素の方向の微分値を求め、その値が所定の閾値以下である場合はノイズと見なしてコアリング処理により除去する一方、閾値より大きい値である場合はエッジとみなしてそれらの和をとり、1.0以上の定数を乗算することによって強調し、最後に強調された部分を平滑画像に加算するものである。   Patent Document 2 also proposes a method for sharpening an image and suppressing noise. In this method, first, a smoothing process using a smoothing filter such as a low-pass filter is performed on an image to obtain a smooth image in which noise is suppressed (an edge is also suppressed), and the pixel of interest is a central pixel, The differential value in the direction from the center pixel to the surrounding pixels is obtained, and if the value is less than or equal to a predetermined threshold value, it is regarded as noise and removed by coring processing. The sum is taken and multiplied by a constant of 1.0 or more, and the last emphasized part is added to the smooth image.

これらの方法は、画像中のエッジは大きな振幅を有することに対し、ノイズは小さな振幅のゆらぎとして現れることを利用し、画像中におけるノイズが取り得る振幅の大きさ(以下ノイズレベルという)を閾値として設定し、この閾値によりエッジとノイズとを判別、分離し、分離されたエッジを強調して鮮鋭度を向上させたり、ノイズを平滑化してノイズを抑制したりするなどの処理を行うものである。
特開2000−175078 特表昭57−500311号公報
These methods make use of the fact that edges in an image have a large amplitude whereas noise appears as fluctuations in a small amplitude, and the amplitude of noise that can be taken in the image (hereinafter referred to as the noise level) is set as a threshold value. The threshold is used to identify and separate edges and noise, enhance the separated edges to improve sharpness, smooth noise, and suppress noise. is there.
JP2000-175078 JP-T-57-50031

しかしながら、上述した像構造変換処理の方法は、エッジとノイズとを判別する際に、画像に対して一意な閾値を用いている。一方、画像、特にスナップ写真のような自然画像は、広範囲に亘る明るさを有するものであり、このような画像において、傾向的に明るい部分ほどノイズレベルが小さいことが知られている。そのため、画像に対してエッジとノイズとを判別するための閾値が画像の明るさに関係なく一意な値を用いると、エッジとノイズとの判別が適切にならず、この閾値によりエッジとノイズとを分離して像構造変換処理を行っても高品質な画質を有する処理済みの画像を得ることができないという問題がある。   However, the image structure conversion processing method described above uses a unique threshold for an image when discriminating between edges and noise. On the other hand, an image, particularly a natural image such as a snapshot, has a brightness over a wide range, and it is known that the noise level is lower in a tendency of a brighter portion in such an image. Therefore, if a threshold value for discriminating between edge and noise is used for an image, a unique value is used regardless of the brightness of the image, the discrimination between edge and noise is not appropriate. However, there is a problem that a processed image having a high quality image quality cannot be obtained even if image structure conversion processing is performed by separating the image data.

そこで、画像中の明るさのレベル毎にノイズレベルを取得して明るさのレベル毎に閾値を設定する方法も考えられるが、自然画像の場合は、ノイズレベルを取得するための情報量の少ない明るさがあったり、異なる絵柄によってノイズレベルの取得が影響されたりするなどの場合があるため、直接に明るさのレベル毎に求められたノイズレベルの信頼性が低く、画像全体の整合性も取りにくいという問題がある。   Therefore, a method of acquiring a noise level for each brightness level in an image and setting a threshold value for each brightness level is conceivable. However, in the case of a natural image, the amount of information for acquiring the noise level is small. Because there may be brightness or noise level acquisition may be affected by different patterns, the reliability of the noise level directly obtained for each brightness level is low, and the consistency of the entire image is also low There is a problem that it is difficult to remove.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、画像の明るさのレベル毎に、エッジとノイズとを判別するための閾値を適切に求めることができる画像処理方法および装置並びにそのためのプログラムを提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an image processing method and apparatus capable of appropriately determining a threshold for discriminating between edge and noise for each level of image brightness, and a program therefor Is intended to provide.

本発明の第1の画像処理方法は、デジタル画像から、該デジタル画像におけるエッジとノイズとを判別するための閾値を求める画像処理方法において、
前記デジタル画像から該デジタル画像全体のノイズレベルを算出し、
該デジタル画像全体のノイズレベルに基づいて前記デジタル画像全体に対する前記閾値を求め、
前記デジタル画像の明るさのレベル毎に、該明るさのレベルに応じて前記デジタル画像全体に対する閾値を調整することによって前記デジタル画像の明るさのレベル毎の閾値を取得することを特徴とするものである。
A first image processing method of the present invention is an image processing method for obtaining a threshold value for discriminating edges and noise in a digital image from a digital image.
Calculating a noise level of the entire digital image from the digital image;
Determining the threshold for the entire digital image based on the noise level of the entire digital image;
For each brightness level of the digital image, a threshold value for each brightness level of the digital image is obtained by adjusting a threshold value for the entire digital image according to the brightness level. It is.

本発明の第2の画像処理方法は、デジタル画像から、該デジタル画像におけるエッジとノイズとを判別するための閾値を求める画像処理方法において、
前記デジタル画像から該デジタル画像全体のノイズレベルを算出し、
前記デジタル画像の明るさのレベル毎に、該明るさのレベルに応じて前記デジタル画像全体のノイズレベルを調整することによって前記デジタル画像の明るさのレベル毎のノイズレベルを取得し、
該明るさのレベル毎のノイズレベルに基づいて、前記デジタル画像の明るさのレベル毎の前記閾値を求めることを特徴とするものである。
A second image processing method of the present invention is an image processing method for obtaining a threshold value for discriminating edges and noise in a digital image from a digital image.
Calculating a noise level of the entire digital image from the digital image;
For each brightness level of the digital image, obtain a noise level for each brightness level of the digital image by adjusting the noise level of the entire digital image according to the brightness level;
The threshold value for each brightness level of the digital image is obtained based on a noise level for each brightness level.

ここで、「デジタル画像」とは、デジタルカメラなどで被写体を撮像して得たデジタル画像は勿論、スキャナなどの読取装置で銀塩写真フィルムや、印刷物(例えばプリント)などにある画像を読み取って得たデジタル画像も含むものである。以下、説明上の便宜のため、単に画像というものも、デジタル画像を意味するものとする。   Here, the “digital image” means not only a digital image obtained by imaging a subject with a digital camera or the like but also an image on a silver halide photographic film or printed matter (for example, a print) by a reading device such as a scanner. The obtained digital image is also included. Hereinafter, for convenience of explanation, an image simply means a digital image.

前述したように、画像において、明るさのレベルが異なると、該レベルの明るさを有する部位のノイズレベルも異なることが知られており、画像中の明るさのレベル毎にエッジとノイズとを判別するための閾値が望まれるが、明るさのレベル毎に直接ノイズレベルを算出するのでは、絵柄の影響などで適切なノイズレベルを得ることが難しいという問題がある。そこで、本発明の第1の画像処理方法は、まず、画像全体のノイズレベルを算出し、この全体のノイズレベルに基づいて画像全体に対する閾値を求める。そして、この画像全体に対する閾値に対して、明るさのレベルに応じた調整を加えることによって、明るさのレベル毎の閾値を得る。本発明の第2の画像処理方法は、まず、画像全体のノイズレベルを算出し、この画像全体のノイズレベルに対して、明るさのレベルに応じた調整を加えることによって明るさのレベル毎のノイズレベルを取得する。そして、この明るさのレベル毎のノイズレベルに基づいて、明るさのレベル毎の閾値を求める。   As described above, it is known that when the brightness level is different in the image, the noise level of the part having the brightness is also different, and an edge and noise are added for each brightness level in the image. Although a threshold value for discrimination is desired, there is a problem that it is difficult to obtain an appropriate noise level due to the influence of a pattern or the like if the noise level is directly calculated for each brightness level. Therefore, in the first image processing method of the present invention, first, the noise level of the entire image is calculated, and a threshold value for the entire image is obtained based on the overall noise level. Then, the threshold value for each brightness level is obtained by adjusting the threshold value for the entire image according to the brightness level. In the second image processing method of the present invention, first, the noise level of the entire image is calculated, and an adjustment corresponding to the brightness level is applied to the noise level of the entire image, so that the brightness level for each brightness level is calculated. Get the noise level. Then, a threshold value for each brightness level is obtained based on the noise level for each brightness level.

ここで、「ノイズレベル」とは、ノイズの振幅の大きさを表すことができるものであればよく、例えば、ノイズ分散値(RMS粒状度ともいう)を用いることができる。   Here, the “noise level” is not limited as long as it can represent the magnitude of noise amplitude, and for example, a noise variance value (also referred to as RMS granularity) can be used.

また、画像は、それを表す空間(RGB、YCrCb、LC1C2など)によって異なるチャンネルを有するものである。例えば、画像は、RGB空間においてはR、G、Bの3チャネルの夫々の成分により表され、輝度色差空間(YCrCb、LC1C2など)においては輝度、色差の3チャンネルの夫々の成分により表される。本発明において、どのチャンネルについてノイズレベルを算出するか、いくつのチャンネルのノイズレベルを算出するかについては、画像を表す空間の種類や、エッジとノイズを判別してから行う像構造変換処理の対象チャンネルなどによって、ノイズレベルを算出するチャンネルを決めるようにすればよい。例えば、デジタルカメラや、スキャナなどの画像を取得する装置において、光電変換素子の夫々のカラー画素で生じるノイズ量が大きく異なることは考えにくく、すなわち、R、G、B各色におけるノイズレベルがほぼ同じであるため、RGB空間においては1つのチャンネルのみについてノイズレベルを算出すればよく、輝度色差空間においては、チャンネル毎にノイズレベルを算出するようにすることができる。   An image has different channels depending on the space (RGB, YCrCb, LC1C2, etc.) representing it. For example, an image is represented by each component of three channels of R, G, and B in the RGB space, and is represented by each component of three channels of luminance and color difference in the luminance color difference space (YCrCb, LC1C2, etc.). . In the present invention, for which channel the noise level is to be calculated and how many channels the noise level is to be calculated are the types of space representing the image and the object of image structure conversion processing performed after discriminating edges and noise. The channel for calculating the noise level may be determined depending on the channel. For example, in an apparatus for acquiring an image such as a digital camera or a scanner, it is unlikely that the amount of noise generated in each color pixel of the photoelectric conversion element is greatly different, that is, the noise level in each color of R, G, B is almost the same Therefore, it is only necessary to calculate the noise level for only one channel in the RGB space, and in the luminance color difference space, the noise level can be calculated for each channel.

または、例えば輝度色差空間の各チャンネルのうち、輝度成分が人間の視覚への寄与が大きく、輝度成分に対して像構造変換処理(鮮鋭度を向上させる処理すなわち鮮鋭化処理および/またはノイズ抑制処理)を行うことによって大きな画質改善効果を得ることができる。そのため、輝度色空間において像構造変換処理を行う際に、輝度成分のみを処理対象とする場合、輝度成分に対してのみノイズレベルを算出すればよい。   Or, for example, in each channel of the luminance color difference space, the luminance component greatly contributes to human vision, and image structure conversion processing (processing that improves sharpness, that is, sharpening processing and / or noise suppression processing) is performed on the luminance component. ), A great image quality improvement effect can be obtained. Therefore, when performing the image structure conversion process in the luminance color space, if only the luminance component is to be processed, the noise level may be calculated only for the luminance component.

また、画像全体のノイズレベルを求める際の手法としては、従来種々の方法を適用することができ、例えば、画像から濃淡変化の少ない(すなわちエッジが少ない)平坦部を抽出し、この平坦部のノイズ分散値を求めて画像全体のノイズレベルとしてもよい。この方法により求められた画像全体のノイズレベルは、あくまでも平坦部のノイズレベルであり、絵柄のある部分など平坦部以外の部分のノイズレベルを正しく評価するのには不足であるため、画像全体から画像のノイズレベルを求めることが好ましい。画像全体からノイズレベルを求める手法としては、例えば、画像全体から色差ノイズレベルを求め、輝度ノイズレベルについては、色差ノイズレベルから推定する方法を用いることができる。画像の輝度成分には、エッジとノイズとが混在し、エッジとノイズとの区別が難しく、輝度成分から直接輝度ノイズレベルを求めることが難しい。一方、画像、特にスナップ写真画像のような自然画像は、色差成分においてはノイズが存在するものの、エッジが少ないという特性を有する。本発明の画像処理方法は、下記のようにして輝度色差空間においてノイズレベルを算出することが好ましい。まず、画像中の色差成分におけるノイズレベル、すなわち色差ノイズレベルを算出する。そして、デジタルカメラなどの撮像装置や、スキャナなどの読取装置により取得された画像は、原理的に輝度と色差のノイズの発生原因が同じであるため、輝度と色差との関係を利用して、色差ノイズレベルから輝度ノイズレベルを推定する。具体的には、例えば、輝度と色差の空間としてのYCrCb空間は下記の式(1)により定義される。   In addition, as a method for obtaining the noise level of the entire image, various conventional methods can be applied. For example, a flat portion with little change in shading (that is, with few edges) is extracted from the image, and the flat portion is extracted. The noise variance value may be obtained and used as the noise level of the entire image. The noise level of the entire image obtained by this method is only the noise level of the flat part, and it is insufficient to correctly evaluate the noise level of the part other than the flat part such as a part with a pattern. It is preferable to determine the noise level of the image. As a method for obtaining the noise level from the entire image, for example, a method of obtaining the color difference noise level from the entire image and estimating the luminance noise level from the color difference noise level can be used. In the luminance component of the image, edges and noise are mixed, and it is difficult to distinguish between the edge and noise, and it is difficult to directly determine the luminance noise level from the luminance component. On the other hand, an image, particularly a natural image such as a snapshot image, has a characteristic that there are few edges although noise exists in the color difference component. In the image processing method of the present invention, it is preferable to calculate the noise level in the luminance color difference space as follows. First, the noise level in the color difference component in the image, that is, the color difference noise level is calculated. And the image acquired by an imaging device such as a digital camera or a reading device such as a scanner has the same cause of noise of luminance and color difference in principle, and therefore, using the relationship between luminance and color difference, The luminance noise level is estimated from the color difference noise level. Specifically, for example, a YCrCb space as a space for luminance and color difference is defined by the following equation (1).


Y=0.299×R+0.587×G+0.114×B
Cr=0.500×R−0.419×G−0.081×B (1)
Cb=−0.169×R−0.331×G+0.500×B
但し,Y:輝度
Cr,Cb:色差
R,G,B:R値,G値,B値

ここで、例えば各成分のノイズレベルをRMS値、すなわちその成分の標準偏差σとすると、下記の式(2)に示す関係が成立する。

Y = 0.299 × R + 0.587 × G + 0.114 × B
Cr = 0.500 × R−0.419 × G−0.081 × B (1)
Cb = −0.169 × R−0.331 × G + 0.500 × B
Y: luminance
Cr, Cb: Color difference
R, G, B: R value, G value, B value

Here, for example, if the noise level of each component is the RMS value, that is, the standard deviation σ of that component, the relationship shown in the following equation (2) is established.


(σY)=(0.299×σR)+(0.587×σG)
+(0.114×σB)
(σCr)=(0.500×σR)+(0.419×σG) (2)
+(0.081×σB)
(σCb)=(0.169×σR)+(0.331×σG)
+(0.500×σB)
但し,σ:標準偏差

一方、前述したように、画像を取得する装置においては、光電変換素子の夫々のカラー画素で生じるノイズ量が大きく異なることは考えにくく、すなわち、R、G、B各色におけるノイズレベルをσR、σG、σBとすると、下記の式(3)に示すように、各色のノイズ量がほぼ同じであると考えられる。

(ΣY) 2 = (0.299 × σR) 2 + (0.587 × σG) 2
+ (0.114 × σB) 2
(ΣCr) 2 = (0.500 × σR) 2 + (0.419 × σG) 2 (2)
+ (0.081 × σB) 2
(ΣCb) 2 = (0.169 × σR) 2 + (0.331 × σG) 2
+ (0.500 × σB) 2
Where σ: standard deviation

On the other hand, as described above, in an apparatus for acquiring an image, it is unlikely that the amount of noise generated in each color pixel of the photoelectric conversion element is greatly different, that is, the noise level in each color of R, G, B is set to σR, σG , ΣB, it is considered that the noise amount of each color is substantially the same as shown in the following equation (3).


σR≒σG≒σB (3)
但し,σR,σG,σB:ノイズ量

式(2)と式(3)から、さらに下記の式(4)を推出することができる。

σR≈σG≈σB (3)
Where σR, σG, σB: Noise amount

The following equation (4) can be further deduced from the equations (2) and (3).


σY≒1.02σCr≒1.07σCb (4)
但し,σY:輝度ノイズレベル
σCr,σCb:色差ノイズレベル

すなわち、色差ノイズレベルσCrまたはσCbが分かれば、輝度ノイズレベルσYを式(4)に従って推定することができる。

σY≈1.02σCr≈1.07σCb (4)
Where σY: Luminance noise level
σCr, σCb: Color difference noise level

That is, if the color difference noise level σCr or σCb is known, the luminance noise level σY can be estimated according to the equation (4).

また、例えば、輝度色差空間として、下記の式(5)により定義されるLC1C2空間を用いれば、上記推定と同じように、式(6)のような、輝度ノイズレベルと色差ノイズレベルとの関係を得ることができる。   Further, for example, when the LC1C2 space defined by the following equation (5) is used as the luminance color difference space, the relationship between the luminance noise level and the color difference noise level as in the equation (6) as in the above estimation. Can be obtained.


L=0.299×R+0.587×G+0.114×B
C1=−0.299×R−0.587×G+0.886×B (5)
C2=0.701×R−0.587×G−0.114×B
但し,L:輝度
C1,C2:色差

σL≒σC1/1.65≒σC2/1.38 (6)
但し,σL:輝度ノイズレベル
σC1,σC2:色差ノイズレベル

また、色差ノイズレベルから輝度ノイズレベルを推定する上記の式(4)および式(6)は、R、G、Bの各色の成分がゲインを受けることがなく、または同じゲインを受けることを前提とした式(3)に基づいたものであり、画像を取得する装置において、ホワイトバランス処理がなされたり、各色の画素の感度設定が異なったりするなどの場合において、R、G、Bが異なったゲインを受ける可能性があるため、色差ノイズレベルから輝度ノイズレベルを推定する際に、1つの色差ノイズレベルから輝度ノイズレベルを推定するよりも、式(7)、式(8)に示すように、2つの色差ノイズレベルの平均値を用いて輝度ノイズレベルを推定することが好ましい。

L = 0.299 × R + 0.587 × G + 0.114 × B
C1 = −0.299 × R−0.587 × G + 0.886 × B (5)
C2 = 0.701 × R−0.587 × G−0.114 × B
Where L: Luminance
C1, C2: Color difference

σL≈σC1 / 1.65≈σC2 / 1.38 (6)
Where σL: Luminance noise level
σC1, σC2: Color difference noise level

Further, the above equations (4) and (6) for estimating the luminance noise level from the color difference noise level are based on the assumption that the components of each color of R, G, and B receive no gain or the same gain. R, G, and B differ in the case where white balance processing is performed or the sensitivity setting of each color pixel is different in an image acquisition device. Since there is a possibility of receiving a gain, when estimating the luminance noise level from the chrominance noise level, rather than estimating the luminance noise level from one chrominance noise level, as shown in equations (7) and (8) It is preferable to estimate the luminance noise level using the average value of the two color difference noise levels.


σY≒(1.02×σCr+1.07×σCb)/2 (7)
但し,σY:輝度ノイズレベル
σCr,σCb:色差ノイズレベル


σL≒(σC1/1.65+σC2/1.38)/2 (8)
但し,σL:輝度ノイズレベル
σC1,σC2:色差ノイズレベル

さらに、例えば画像を取得する装置のカラーフィルタの透過率比や、ホワイトバランス処理などの画像処理条件から画像のR、G、B各色の受けるゲインが式(9)に示すように分かれば、そのゲインに応じて、下記の式(10)、式(11)に示すように色差ノイズレベルから輝度ノイズレベルを推定することがさらに好ましい。

σY≈ (1.02 × σCr + 1.07 × σCb) / 2 (7)
Where σY: Luminance noise level
σCr, σCb: Color difference noise level


σL≈ (σC1 / 1.65 + σC2 / 1.38) / 2 (8)
Where σL: Luminance noise level
σC1, σC2: Color difference noise level

Further, for example, if the gain received by each of the R, G, and B colors of the image is determined as shown in Expression (9) from the transmittance ratio of the color filter of the apparatus that acquires the image and the image processing conditions such as white balance processing, More preferably, the luminance noise level is estimated from the color difference noise level as shown in the following formulas (10) and (11) according to the gain.


R:G:B=g:1.0:g (9)
但し,g,g:ゲイン

Figure 0004402994

Figure 0004402994

R: G: B = g r : 1.0: g b (9)
Where g r , g b : gain

Figure 0004402994

Figure 0004402994


ここで、輝度色差空間としてYCrCb空間、LC1C2空間と例としたが、L*a*b空間などの輝度色差空間も同様に、色差ノイズレベルと輝度ノイズレベルとが所定の関係を有するため、他の輝度色差空間に対しても、色差ノイズレベルから輝度ノイズレベルを推定することができる。

Here, the YCrCb space and the LC1C2 space are taken as examples of the luminance / color difference space, but the luminance / chrominance space such as the L * a * b space similarly has a predetermined relationship between the color difference noise level and the luminance noise level. The luminance noise level can be estimated from the color difference noise level even for the luminance color difference space.

また、通常、画像におけるノイズは、高周波数帯域ほどS/N比が低くなり、逆に低周波数帯域ほどS/N比が高くなるように周波数帯域によって異なる影響を与えるものである。S/N比が高いと、画像の元の信号とノイズとの混在程度が高くなり、ノイズレベルの評価が難しくなるため、高周波数帯域においてノイズレベルを算出することが望ましいが、画像を取得する装置において、画像がJPEG圧縮処理、シャープネス補正処理などの画像処理が施されて出力されることが殆どであるため、その最も高い周波数帯域においてはノイズレベルを取得するための情報が失われていることが多く、この周波数帯域において取得されるノイズレベルが必ずしも適切ではない。そこで、本発明の画像処理方法において、画像からノイズレベルを算出する際に、最も高い周波数帯域以外の高周波数帯域、望ましくは最も高い周波数帯域の次の周波数帯域においてノイズレベルを算出することが好ましい。   In general, noise in an image has a different influence depending on the frequency band so that the S / N ratio is lower as the frequency band is higher, and the S / N ratio is higher as the frequency band is lower. When the S / N ratio is high, the degree of mixing of the original signal and noise of the image becomes high and it becomes difficult to evaluate the noise level. Therefore, it is desirable to calculate the noise level in the high frequency band, but the image is acquired. Since most of the images are output after being subjected to image processing such as JPEG compression processing and sharpness correction processing in the apparatus, information for acquiring the noise level is lost in the highest frequency band. In many cases, the noise level acquired in this frequency band is not always appropriate. Therefore, in the image processing method of the present invention, when calculating the noise level from the image, it is preferable to calculate the noise level in a high frequency band other than the highest frequency band, preferably in the frequency band next to the highest frequency band. .

さらに、画像を取得する装置から出力される画像は、拡大縮小処理、すなわち変倍処理がなされる場合があり、変倍処理された画像では、ノイズレベルを求めるのに適した周波数帯域も変るので、本発明の画像処理方法は、画像の変倍率に応じて、ノイズレベルを求める周波数帯域を決定し、前記画像に基づいて、該画像の前記周波数帯域の成分を表す帯域制限画像を作成し、該帯域制限画像から前記ノイズレベルを求めることが好ましい。     Furthermore, the image output from the image acquisition device may be subjected to enlargement / reduction processing, that is, scaling processing, and the frequency band suitable for obtaining the noise level also changes in the scaling processing image. The image processing method of the present invention determines a frequency band for obtaining a noise level according to a scaling factor of an image, creates a band-limited image representing a component of the frequency band of the image based on the image, The noise level is preferably obtained from the band limited image.

また、本発明の第1の画像処理方法は、画像の明るさのレベルに応じて、画像全体のノイズレベルに基づいて求められた画像全体に対する閾値を調整して明るさのレベル毎の閾値を取得するものであるのに対して、本発明の第2の画像処理方法は、画像全体のノイズレベルに対して明るさのレベルに応じた調整を加えることによって明るさのレベル毎のノイズレベルを取得し、この明るさのレベル毎のノイズレベルから明るさのレベル毎の閾値を求めるものであるが、ノイズレベルそのものを閾値とする場合には、画像全体のノイズレベルを調整することと、画像全体に対する閾値を調整することとが同じことであるため、この場合の本発明の第1の画像処理方法と第2の画像処理方法とが同じものとなる。   Further, the first image processing method of the present invention adjusts the threshold for the entire image obtained based on the noise level of the entire image according to the brightness level of the image, and sets the threshold for each brightness level. In contrast, the second image processing method of the present invention adjusts the noise level for each brightness level by adjusting the noise level of the entire image according to the brightness level. The threshold value for each brightness level is obtained from the noise level for each brightness level. When the noise level itself is used as the threshold value, the noise level of the entire image is adjusted, Since the adjustment of the threshold value for the whole is the same, the first image processing method and the second image processing method of the present invention in this case are the same.

また、画像の明るさのレベルに応じて調整(画像全体に対する閾値の調整または画像全体のノイズレベルの調整)することは、画像の明るさのレベルに対応したノイズレベルの分布に応じて調整することを意味する。例えば、画像中の明るい部位(すなわち明るさのレベルが大きい部位)ほどノイズレベルが低い傾向を利用し、明るさが大きいほど、画像全体に対する閾値または画像全体のノイズレベルを小さくするように調整して明るさのレベル毎の閾値または明るさのレベル毎のノイズレベルを得るようにすることができる。   Also, adjusting according to the brightness level of the image (adjusting the threshold for the entire image or adjusting the noise level of the entire image) adjusts according to the distribution of the noise level corresponding to the brightness level of the image. Means that. For example, using a tendency that the noise level tends to be lower as the brighter part of the image (that is, the part where the brightness level is higher), the threshold value for the entire image or the noise level of the entire image is adjusted to decrease as the brightness increases. Thus, a threshold value for each brightness level or a noise level for each brightness level can be obtained.

また、本発明の処理対象となるデジタル画像は、本発明の画像処理方法による処理の前に、何らかの画像処理が施されていることが多い。これらの画像処理は、デジタルカメラなどの画像取得装置内部において施されることもあれば、画像を転送する過程、例えばネットワーク上のサーバを経由して送信される過程中に施されることもある。これらの画像処理のうち、前述した変倍処理や、ホワイトバランス処理以外に、明るさを変化させる明るさ変化処理もある。明るさ変化処理は、その処理によって画像の明るさが変る処理を意味し、露光補正(AE補正)や、ガンマ補正や、ハイパートーン処理などを例として挙げることができる。   In addition, a digital image to be processed by the present invention is often subjected to some image processing before being processed by the image processing method of the present invention. Such image processing may be performed inside an image acquisition device such as a digital camera or may be performed during a process of transferring an image, for example, a process of being transmitted via a server on a network. . Among these image processes, there is a brightness change process for changing the brightness in addition to the above-described scaling process and white balance process. The brightness change process means a process in which the brightness of an image is changed by the process, and examples include exposure correction (AE correction), gamma correction, and hypertone processing.

原画像が明るさ変換処理を施された場合、この明るさ変化処理によって、処理後の画像(本発明の処理対象のデジタル画像に当たる)におけるノイズの振幅の大きさは、原画像におけるノイズの大きさと異なるものとなる。ここで、本発明のデジタル画像が、デジタルカメラにより取得された原画像に対して露光補正が施されてなるものである場合を例にして説明する。   When the original image is subjected to the brightness conversion process, the magnitude of the noise amplitude in the processed image (corresponding to the digital image to be processed of the present invention) by the brightness change process is the same as the magnitude of the noise in the original image. And will be different. Here, the case where the digital image of the present invention is obtained by performing exposure correction on an original image acquired by a digital camera will be described as an example.

通常、露光補正が濃度空間において行われ、図17は、濃度とデジタルカメラのQL値との関係を示している。なお、QL値は、デジタルカメラの撮像素子に入った光量に対応し、撮像素子が飽和になるまで、光量が大きければ大きくなるものであるため、QL値が大きいほど、デジタル画像における明るさのレベルも大きい。   Normally, exposure correction is performed in the density space, and FIG. 17 shows the relationship between the density and the QL value of the digital camera. The QL value corresponds to the amount of light that has entered the image sensor of the digital camera, and increases as the amount of light increases until the image sensor becomes saturated. Therefore, the larger the QL value, the greater the brightness of the digital image. The level is also great.

濃度空間において露光補正を行う際に、原画像全体に対して同じ補正量で濃度を補正するものであり、この補正によってQL値が変化する。図16は、露光補正によりQL値にもたらした変化を示している。なお、図16(a)、図16(b)は、濃度に対して夫々0.5、0.7を引いたことによる露光補正の場合のQL値の変化を示している。露光補正によって、画像中のQL値がその大きさによって変化する程度が異なり、図4の右側のゲインカーブに示すように、QL値が大きいほど、変化の程度(図中ゲイン)が小さい。図16(a)の例では、補正前のQL値が50ならば、補正後のQL値が100に、補正前のQL値が100ならば補正後のQL値が180に変化しており、すなわちこの露光補正によって、QL値が受けたゲインは、補正後のQL値が50、100の場合において夫々2.5と2程度となっている。   When exposure correction is performed in the density space, the density is corrected with the same correction amount for the entire original image, and the QL value is changed by this correction. FIG. 16 shows the change brought about in the QL value by the exposure correction. FIGS. 16A and 16B show changes in the QL value in the case of exposure correction by subtracting 0.5 and 0.7 from the density, respectively. The degree of change in the QL value in the image varies depending on the exposure correction, and as shown in the gain curve on the right side of FIG. 4, the larger the QL value, the smaller the degree of change (gain in the figure). In the example of FIG. 16A, if the QL value before correction is 50, the QL value after correction is 100, and if the QL value before correction is 100, the QL value after correction is 180. That is, the gain received by the QL value by this exposure correction is about 2.5 and 2 when the corrected QL values are 50 and 100, respectively.

一方、画像中のノイズの振幅の変化は、QL値の変化に対応するものであり、QL値が受けたゲインと同じゲインを、ノイズの振幅が受けることとなっている。例えば、図16(a)の例において、50である補正後のQL値が、2.5程度のゲインを受けているため、50である補正後のQL値に対してノイズの振幅も2.5倍に増幅されることとなる。   On the other hand, a change in the amplitude of noise in the image corresponds to a change in the QL value, and the noise amplitude receives the same gain as the gain received by the QL value. For example, in the example of FIG. 16A, since the corrected QL value of 50 receives a gain of about 2.5, the amplitude of noise is also 2 with respect to the corrected QL value of 50. It will be amplified 5 times.

すなわち、本発明の処理対象となるデジタル画像(例えば、図16(a)に示す露光補正がなされた画像)におけるQL値の大きさ毎に、ノイズの振幅が受けるゲインが異なる。   That is, the gain received by the amplitude of the noise varies depending on the magnitude of the QL value in the digital image to be processed according to the present invention (for example, the image subjected to exposure correction shown in FIG. 16A).

ここで、露光補正を例にして説明したが、ガンマ補正などの、画像の明るさを変化させる他の処理がなされた場合においても、QL値が受けたゲインを示すゲインカーブが、図16に示すゲインカーブと異なるものの、QL値、およびノイズの振幅が受けたゲインは、QL値の大きさによって異なる。   Here, the exposure correction has been described as an example, but the gain curve indicating the gain received by the QL value is shown in FIG. 16 even when other processing such as gamma correction is performed to change the brightness of the image. Although different from the gain curve shown, the QL value and the gain received by the noise amplitude differ depending on the magnitude of the QL value.

本発明の画像処理方法は、このことに着目し、原画像に対して明るさを変化させる明るさ変化処理が施されてなるデジタル画像に対して、該明るさ変化処理に起因する前記原画像におけるノイズの振幅の変化の度合い(例えばノイズの振幅が受けたゲイン)を前記デジタル画像の明るさのレベル毎に求め、
前記度合いに応じて前記デジタル画像全体に対する前記閾値または前記デジタル画像全体のノイズレベルを調整することが好ましい。
The image processing method of the present invention pays attention to this, and the original image resulting from the brightness change process is applied to a digital image obtained by performing a brightness change process for changing the brightness of the original image. The degree of change in the amplitude of the noise in (for example, the gain received by the amplitude of the noise) is determined for each brightness level of the digital image,
It is preferable to adjust the threshold for the entire digital image or the noise level of the entire digital image according to the degree.

本発明の第1の画像処理装置は、デジタル画像から、該デジタル画像におけるエッジとノイズとを判別するための閾値を求める画像処理装置であって、
前記デジタル画像から該デジタル画像全体のノイズレベルを算出する全体ノイズレベル算出手段と、
該デジタル画像全体のノイズレベルに基づいて前記デジタル画像全体に対する前記閾値を求める全体閾値取得手段と、
前記デジタル画像の明るさのレベル毎に、該明るさのレベルに応じて前記デジタル全体に対する閾値を調整することによって前記デジタル画像の明るさのレベル毎の前記閾値を取得する調整手段とを有してなることを特徴とするものである。
A first image processing apparatus of the present invention is an image processing apparatus for obtaining a threshold value for discriminating edges and noise in a digital image from a digital image,
An overall noise level calculating means for calculating a noise level of the entire digital image from the digital image;
An overall threshold acquisition means for determining the threshold for the entire digital image based on the noise level of the entire digital image;
Adjusting means for acquiring the threshold value for each brightness level of the digital image by adjusting a threshold value for the whole digital according to the brightness level for each brightness level of the digital image; It is characterized by.

本発明の第2の画像処理装置は、デジタル画像から、該デジタル画像におけるエッジとノイズとを判別するための閾値を求める画像処理装置であって、
前記デジタル画像から該デジタル画像全体のノイズレベルを算出する全体ノイズレベル算出手段と、
前記デジタル画像の明るさのレベル毎に、該明るさのレベルに応じて前記デジタル画像全体のノイズレベルを調整することによって前記デジタル画像の明るさのレベル毎のノイズレベルを取得する調整手段と、
該明るさのレベル毎のノイズレベルに基づいて、前記デジタル画像の明るさのレベル毎の前記閾値を求める閾値取得手段とを有してなることを特徴とするものである。
A second image processing apparatus of the present invention is an image processing apparatus for obtaining a threshold value for discriminating edges and noise in a digital image from a digital image,
An overall noise level calculating means for calculating a noise level of the entire digital image from the digital image;
For each brightness level of the digital image, adjusting means for obtaining a noise level for each brightness level of the digital image by adjusting a noise level of the entire digital image according to the brightness level;
Threshold acquisition means for obtaining the threshold value for each brightness level of the digital image based on the noise level for each brightness level is provided.

本発明の画像処理装置における前記調整手段は、原画像に対して明るさを変化させる明るさ変化処理が施されてなるデジタル画像に対して、前記明るさ変化処理に起因する前記原画像におけるノイズの振幅の変化の度合いを前記デジタル画像の明るさのレベル毎に求め、
前記度合いに応じて前記デジタル画像全体に対する前記閾値または前記デジタル画像全体のノイズレベルを調整するものであることが好ましい。
The adjustment means in the image processing apparatus of the present invention is configured to reduce noise in the original image caused by the brightness change process on a digital image obtained by performing a brightness change process for changing the brightness of the original image. The degree of change in the amplitude of each digital image is determined for each brightness level,
It is preferable that the threshold for the entire digital image or the noise level of the entire digital image is adjusted according to the degree.

また、本発明の画像処理方法を、コンピュータに実行させるプログラムとして提供してもよい。   The image processing method of the present invention may be provided as a program that causes a computer to execute the image processing method.

本発明の第1の画像処理方法および装置によれば、画像におけるエッジとノイズとを判別するための閾値を画像の明るさのレベル毎に算出するのに当たり、まず、画像全体のノイズレベルを算出する。そして、該画像全体のノイズレベルに基づいて求められた画像全体に対する閾値を、画像の明るさのレベルに応じて調整することによって明るさのレベル毎の閾値を取得する。こうすることによって、画像の明るさのレベル毎に直接ノイズレベルを算出して閾値を求める方法より、ノイズレベルを算出するための情報量が画像の明るさによってばらついたり、画像の局部の絵柄に影響されたりするなどの要因により信頼性が低下されることを防ぐことができ、適切な閾値を取得することができる。   According to the first image processing method and apparatus of the present invention, in calculating a threshold value for discriminating between edges and noise in an image for each brightness level of the image, first, the noise level of the entire image is calculated. To do. Then, a threshold value for each brightness level is acquired by adjusting a threshold value for the entire image obtained based on the noise level of the entire image according to the brightness level of the image. By doing this, the amount of information for calculating the noise level varies depending on the brightness of the image, or the local picture of the image is different from the method of calculating the noise level directly for each brightness level of the image and obtaining the threshold value. It is possible to prevent the reliability from being lowered due to factors such as being affected, and an appropriate threshold value can be acquired.

また、原画像に対して明るさ変化処理が施されたデジタル画像に対して、この明るさ変化処理に起因する前記原画像におけるノイズの振幅の変化の度合い、すなわち、原画像におけるノイズの振幅の大きさから、明るさ変化処理が施されて得た本発明のデジタル画像におけるノイズの振幅の大きさへの変化の度合いを明るさのレベル毎に求め、この度合いに応じて画像全体に対する閾値を調整するようにしてすれば、明るさのレベル毎の閾値をより正確に求めることができる。   In addition, for a digital image that has been subjected to brightness change processing on the original image, the degree of change in noise amplitude in the original image due to the brightness change processing, that is, the noise amplitude in the original image For each brightness level, the degree of change in magnitude of the amplitude of noise in the digital image of the present invention obtained by performing brightness change processing is obtained from the magnitude, and the threshold for the entire image is determined according to this degree. If adjusted, the threshold value for each brightness level can be obtained more accurately.

本発明の第2の画像処理方法および装置についても同様である。   The same applies to the second image processing method and apparatus of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態となる画像処理装置の構成を示すブロック図である。なお、本発明の画像処理装置は、画像に対して、画像中のノイズを補正するための補正処理を行うものであり、補助記憶装置に読み込まれた補正処理プログラムをコンピュータ(たとえばパーソナルコンピュータ等)上で実行することにより実現される。また、この補正処理プログラムは、CD−ROM等の情報記憶媒体に記憶され、もしくはインターネット等のネットワークを介して配布され、コンピュータにインストールされることになる。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The image processing apparatus of the present invention performs correction processing for correcting noise in an image on an image, and a correction processing program read into an auxiliary storage device is stored in a computer (for example, a personal computer). Realized by executing above. The correction processing program is stored in an information storage medium such as a CD-ROM or distributed via a network such as the Internet and installed in a computer.

また、画像データは画像を表すものであるため、以下、特に画像と画像データの区別をせずに説明を行う。   Further, since the image data represents an image, the following description will be given without particularly distinguishing the image from the image data.

図1に示すように、本実施形態の画像処理装置は、拡大縮小処理および明るさ変化処理(ここでは、例として露光補正処理)がなされた画像D0(R0,G0,B0)を入力する画像入力手段1と、画像D0に対してYCC変換を行って画像S0(Y0,Cb0,Cr0)を得るYCC変換手段5と、画像S0から、互いに周波数応答特性が異なる複数のボケ画像S1、S2、・・・Sn(n:3以上の整数)を輝度Y、色差Cb、色差Cr毎に作成するボケ画像作成手段10と、画像S0およびボケ画像S1、S2、・・・Snを用いて複数の帯域制限画像T1、T2、・・・Tnを輝度色差成分毎に作成する帯域制限画像作成手段20と、各帯域制限画像からノイズを解析するための、色差成分の帯域制限画像Tpb,Tprを決定し、決定された帯域制限画像Tpb,Tprを用いて画像S0におけるノイズレベルを解析すると共に、画像S0におけるエッジとノイズとを判別するための閾値λを設定する閾値設定手段30と、閾値設定手段30により得られた閾値λに基づいて、画像S0に対してノイズ補正を行ってノイズ補正済み画像S´0を得るノイズ補正手段40とを有してなる。以下、本実施形態の各構成の詳細について説明する。   As shown in FIG. 1, the image processing apparatus of the present embodiment inputs an image D0 (R0, G0, B0) that has been subjected to enlargement / reduction processing and brightness change processing (here, exposure correction processing as an example). The input unit 1, the YCC conversion unit 5 that performs YCC conversion on the image D 0 to obtain the image S 0 (Y 0, Cb 0, Cr 0), and a plurality of blurred images S 1, S 2, ... Sn (n: integer of 3 or more) for each of luminance Y, color difference Cb, color difference Cr, and a plurality of blur images using the image S0 and the blur images S1, S2,. Band-limited image creating means 20 for creating band-limited images T1, T2,... Tn for each luminance / color difference component, and band-limited images Tpb and Tpr for color difference components for analyzing noise from each band-limited image are determined. And A threshold setting unit 30 that analyzes a noise level in the image S0 using the determined band-limited images Tpb and Tpr and sets a threshold λ for discriminating an edge and noise in the image S0, and a threshold setting unit 30 Based on the obtained threshold value λ, noise correction means 40 that performs noise correction on the image S0 to obtain a noise-corrected image S′0 is provided. Hereinafter, details of each component of the present embodiment will be described.

画像入力手段1は、画像D0(R0,G0,B0)を入力すると共に、画像D0の付属情報などから、画像D0に対して施された拡大縮小処理の拡縮率αおよび露光補正処理の補正量Hも取得して閾値設定手段30に出力する。   The image input means 1 inputs the image D0 (R0, G0, B0), and from the additional information of the image D0, the enlargement / reduction ratio α applied to the image D0 and the correction amount of the exposure correction process H is also acquired and output to the threshold setting means 30.

YCC変換手段5は、上述した式(1)に従って、画像データD0のR、G、B値を輝度値Y、色差値Cb、Crに変換する。   The YCC conversion means 5 converts the R, G, and B values of the image data D0 into the luminance value Y and the color difference values Cb and Cr according to the above-described equation (1).


Y=0.299×R+0.587×G+0.114×B
Cr=0.500×R−0.419×G−0.081×B (1)
Cb=−0.169×R−0.331×G+0.500×B
但し,Y:輝度
Cr,Cb:色差
R,G,B:R値,G値,B値

ボケ画像作成手段10は、YCC変換手段5により得られた画像S0を用いて画像S0の輝度色差成分毎に、複数のボケ画像を作成する。なお、ボケ画像作成手段10は、各成分に対して同じ手法でボケ画像を作成するものであり、ここでは、輝度成分を例にして、ボケ画像作成手段10の動作を説明する。図2は、ボケ画像作成手段10の構成を示すブロック図である。図示のように、ボケ画像作成手段10は、フィルタリング処理を行ってフィルタリング画像B1、B2、・・・Bnを得るフィルタリング手段12と、各フィルタリング画像に対して補間処理を行う補間手段14と、フィルタリング手段12および補間手段14を制御する制御手段16とを有してなるものである。フィルタリング手段12は、ローパスフィルタを用いてフィルタリング処理を行うものであり、このローパスフィルタとしては、例えば図3に示すような5×1のグリッド状の1次元ガウス分布に略対応したフィルタFを用いることができる。このフィルタFは下記の式(12)において、σ=1としたものである。

Figure 0004402994

Y = 0.299 × R + 0.587 × G + 0.114 × B
Cr = 0.500 × R−0.419 × G−0.081 × B (1)
Cb = −0.169 × R−0.331 × G + 0.500 × B
Y: luminance
Cr, Cb: Color difference
R, G, B: R value, G value, B value

The blurred image creating unit 10 creates a plurality of blurred images for each luminance color difference component of the image S0 using the image S0 obtained by the YCC converting unit 5. Note that the blurred image creating unit 10 creates a blurred image for each component by the same method. Here, the operation of the blurred image creating unit 10 will be described by taking a luminance component as an example. FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the blurred image creation unit 10. As shown in the figure, the blurred image creation means 10 includes a filtering means 12 that performs filtering processing to obtain filtered images B1, B2,... Bn, an interpolation means 14 that performs interpolation processing on each filtering image, and filtering. The control means 16 which controls the means 12 and the interpolation means 14 is provided. The filtering means 12 performs a filtering process using a low-pass filter. As the low-pass filter, for example, a filter F substantially corresponding to a 5 × 1 grid-shaped one-dimensional Gaussian distribution as shown in FIG. 3 is used. be able to. This filter F has σ = 1 in the following equation (12).

Figure 0004402994

フィルタリング手段12は、このようなフィルタFを用いて処理対象となる画像に対して画素のx方向およびy方向に対してフィルタリング処理を施すことにより処理対象の画像の全体のフィルタリング処理を行う。   The filtering unit 12 performs a filtering process on the entire image to be processed by performing a filtering process on the image to be processed in the x direction and the y direction of the pixel using such a filter F.

図4は、ボケ画像作成手段10の制御手段16が、フィルタリング手段12と補間手段14に行わせる処理の詳細を示している。図示のように、フィルタリング手段12は、まず、画像S0の輝度成分Y0に対して、図3に示すフィルタFを用いて1画素おきにフィルタリング処理を行う。このフィルタリング処理によってフィルタリング画像B1(Y1)が得られる。フィルタリング画像B1のサイズは、画像S0のサイズの1/4(x方向、y方向に夫々1/2)となっている。次いで、フィルタリング手段12は、フィルタリング画像B1(Y1)に対しても1画素おきにフィルタFによるフィルタリング処理を施し、フィルタリング画像B2(Y2)を得る。フィルタリング手段12は、このようなフィルタFによるフィルタリング処理を繰り返し、n個のフィルタリング画像Bk(k=1〜n)を得る。フィルタリング画像Bkのサイズは、画像S0のサイズの1/22Kとなっている。図5は、例としてn=3としたときに、フィルタリング手段12により得られた各フィルタリング画像Bkの周波数特性を示している。図示のように、フィルタリング画像Bkのレスポンスはkが大きいほど高周波成分が除去されたものとなっている。 FIG. 4 shows details of processing that the control unit 16 of the blurred image creation unit 10 causes the filtering unit 12 and the interpolation unit 14 to perform. As illustrated, the filtering unit 12 first performs a filtering process on the luminance component Y0 of the image S0 every other pixel using the filter F shown in FIG. A filtering image B1 (Y1) is obtained by this filtering process. The size of the filtered image B1 is 1/4 of the size of the image S0 (1/2 in the x direction and y direction, respectively). Next, the filtering unit 12 performs the filtering process by the filter F every other pixel on the filtering image B1 (Y1) to obtain the filtering image B2 (Y2). The filtering means 12 repeats the filtering process by such a filter F, and obtains n filtered images Bk (k = 1 to n). The size of the filtering image Bk has become a 1/2 2K of the size of the image S0. FIG. 5 shows frequency characteristics of each filtered image Bk obtained by the filtering unit 12 when n = 3 as an example. As shown in the figure, the response of the filtered image Bk is such that the higher the k, the higher the frequency component is removed.

なお、本実施形態の画像処理装置において、フィルタリング手段12は、図3に示すフィルタFにより画像のx方向およびy方向に対してフィルタリング処理を施すようにしているが、図6に示すような5×5の2次元フィルタにより画像S0およびフィルタリング画像Bkに対して一度にフィルタリング処理を施すようにしてもよい。   In the image processing apparatus according to the present embodiment, the filtering unit 12 performs the filtering process on the x direction and the y direction of the image by the filter F shown in FIG. A filtering process may be performed on the image S0 and the filtered image Bk at a time using a × 5 two-dimensional filter.

補間手段14は、フィルタリング手段12により得られた各フィルタリング画像Bkに対して補間処理を行って、夫々のフィルタリング画像Bkのサイズを画像S0と同じようにする。補間処理の方法は、Bスプラインによる方法など種々挙げられるが、本実施形態においては、フィルタリング手段12は、ローパスフィルタとしてガウス信号に基づくフィルタFを用いているため、補間手段14は、補間処理の補間演算を行うための補間係数としてもガウス信号を用いるものであり、この補間係数は、下記の式(13)において、σ=2K−1と近似したものである。

Figure 0004402994
The interpolation unit 14 performs an interpolation process on each filtering image Bk obtained by the filtering unit 12 so that the size of each filtering image Bk is the same as that of the image S0. There are various interpolation processing methods such as a B-spline method. In this embodiment, the filtering unit 12 uses a filter F based on a Gaussian signal as a low-pass filter. A Gaussian signal is also used as an interpolation coefficient for performing the interpolation calculation, and this interpolation coefficient is approximated to σ = 2 K−1 in the following equation (13).

Figure 0004402994


フィルタリング画像B1を補間する際に、k=1であるため、σ=1となる。上記式(13)においてσ=1としたときの補間を行うためのフィルタは、図7に示すような5×1の1次元フィルタF1となる。補間手段14は、まず、フィルタリング画像B1に対して1画素おきに値が0の画素を1ずつ補間することによりフィルタリング画像B1を画像S0と同じサイズに拡大し、次いで拡大された画像に対して図7に示すフィルタF1によりフィルタリング処理を施してボケ画像S1を得る。このボケ画像S1は、画像S0と同じ画素数、すなわち画像S0と同じサイズを有する。

When interpolating the filtering image B1, since k = 1, σ = 1. The filter for performing interpolation when σ = 1 in the above equation (13) is a 5 × 1 one-dimensional filter F1 as shown in FIG. The interpolating unit 14 first expands the filtering image B1 to the same size as the image S0 by interpolating the pixels having a value of 0 every other pixel one by one with respect to the filtering image B1, and then the enlarged image A blurred image S1 is obtained by performing a filtering process using the filter F1 shown in FIG. The blurred image S1 has the same number of pixels as the image S0, that is, the same size as the image S0.

ここで、図7に示すフィルタF1は5×1のフィルタであるが、フィルタF1を適用する前にフィルタリング画像B1に対して1画素おきに値が0である画素を補間しているので、補間手段14による補間処理は、実質的には2×1のフィルタ(0.5,0.5)および3×1のフィルタ(0.1,0.8,0.1)の2種類のフィルタによるフィルタ処理と等価である。   Here, the filter F1 shown in FIG. 7 is a 5 × 1 filter. However, before applying the filter F1, pixels having a value of 0 are interpolated with respect to the filtered image B1 every other pixel. The interpolation processing by the means 14 is substantially performed by two types of filters: a 2 × 1 filter (0.5, 0.5) and a 3 × 1 filter (0.1, 0.8, 0.1). Equivalent to filtering.

補間手段14は、フィルタリング画像B2に対して補間を行う際に、k=2であるため、σ=2である。上記の式(13)において、σ=2に対応するフィルタは、図8に示す11×1の1次元フィルタF2となる。補間手段14は、まず、フィルタリング画像B2に対して1画素おきに値が0である画素を3つずつ補間することによりフィルタリング画像B2を画像S0と同じサイズに拡大し、次いで拡大された画像に対して図8に示すフィルタF2によりフィルタリング処理を施してボケ画像S2を得る。ボケ画像S2は、画像S0と同じ画素数、すなわち画像S0と同じサイズを有する。   When the interpolation means 14 performs interpolation on the filtered image B2, k = 2, so σ = 2. In the above equation (13), the filter corresponding to σ = 2 is an 11 × 1 one-dimensional filter F2 shown in FIG. The interpolation means 14 first expands the filtered image B2 to the same size as the image S0 by interpolating three pixels each having a value of 0 every other pixel with respect to the filtered image B2, and then expands the image into an enlarged image. On the other hand, a filtering process is performed by the filter F2 shown in FIG. 8 to obtain a blurred image S2. The blurred image S2 has the same number of pixels as the image S0, that is, the same size as the image S0.

同じように、図8に示すフィルタF2は11×1のフィルタであるが、フィルタF2を適用する前にフィルタリング画像B2に対して1画素おきに値が0である画素を3つずつ補間しているので、補間手段14による補間処理は、実質的には2×1のフィルタ(0.5,0.5)および3×1のフィルタ(0.3,0.65,0.05)、(0.3,0.74,0.13)、(0.05,0.65,0.3)の4種類のフィルタによるフィルタ処理と等価である。   Similarly, the filter F2 shown in FIG. 8 is an 11 × 1 filter, but before applying the filter F2, three pixels each having a value of 0 are interpolated with respect to the filtered image B2 by three. Therefore, the interpolation processing by the interpolation means 14 is substantially performed by a 2 × 1 filter (0.5, 0.5) and a 3 × 1 filter (0.3, 0.65, 0.05), ( This is equivalent to filter processing using four types of filters (0.3, 0.74, 0.13) and (0.05, 0.65, 0.3).

補間手段14は、このように各フィルタリング画像Bkに対して夫々、1画素おきに値が0である画素を(2−1)個ずつ補間することにより、フィルタリング画像Bkを画像S0と同じサイズに拡大し、そして値が0である画素が補間されたフィルタリング画像Bkに対して、上記の式(13)に基づいて作成された長さが(3×2−1)であるフィルタによるフィルタリング処理を施してボケ画像Skを得る。 In this way, the interpolation means 14 interpolates (2 K −1) pixels each having a value of 0 every other pixel for each filtering image Bk, so that the filtering image Bk has the same size as the image S0. And filtering by a filter having a length of (3 × 2 K −1) created based on the above equation (13) with respect to the filtered image Bk interpolated with pixels having a value of 0 Processing is performed to obtain a blurred image Sk.

図9は、例としてn=3としたときに、ボケ画像作成手段10により得られた各ボケ画像Skの周波数特性を示している。図示のように、ボケ画像Skは、kが大きいほど、画像S0の高周波成分が除去されたものとなっている。   FIG. 9 shows the frequency characteristics of each blurred image Sk obtained by the blurred image creating means 10 when n = 3 as an example. As shown in the figure, the blurred image Sk is such that the higher the k, the higher the frequency component of the image S0 is removed.

帯域制限画像作成手段20は、ボケ画像作成手段10により得られた各ボケ画像S1,S2,・・・Snを用いて、下記の式(14)に従って画像S0の複数の周波数帯域毎の成分を表す帯域制限画像T1,T2,・・・Tnを作成する。   The band limited image creating means 20 uses the blurred images S1, S2,... Sn obtained by the blurred image creating means 10 to calculate components for a plurality of frequency bands of the image S0 according to the following equation (14). Band-limited images T1, T2,.


Tm=S(m−1)−Sm (14)
但し,m:1以上n以下の整数

図10は、例としてn=3としたときに、帯域制限画像作成手段20により得られた各帯域制限画像Tmの周波数特性を示している。図示のように、帯域制限画像Tmは、mが大きいほど、画像S0の低周波数領域における成分を表すものとなっている。

Tm = S (m−1) −Sm (14)
Where m is an integer between 1 and n

FIG. 10 shows the frequency characteristics of each band limited image Tm obtained by the band limited image creating means 20 when n = 3 as an example. As illustrated, the band limited image Tm represents a component in the low frequency region of the image S0 as m increases.

このようにして、ボケ画像作成手段10と帯域制限画像作成手段20は、画像S0から、輝度Y、色差Cr、色差Cb毎の帯域制限画像T1,T2,・・・Tnを作成する。   In this way, the blurred image creating unit 10 and the band limited image creating unit 20 create band limited images T1, T2,... Tn for each luminance Y, color difference Cr, and color difference Cb from the image S0.

閾値設定手段30は、画像S0におけるエッジとノイズとを判別するための閾値λを求めるものである。なお、この閾値λは、画像S0の各成分に対して求めてもよいが、本実施形態において、輝度成分が人間の視覚への寄与が大きいことから、輝度成分のみに対してノイズ補正を行うため、閾値設定手段30は、輝度成分の閾値λを求めるものとなる。図11は、閾値設定手段30の構成を示すブロック図である。   The threshold value setting means 30 calculates a threshold value λ for discriminating between edges and noise in the image S0. The threshold λ may be obtained for each component of the image S0. However, in this embodiment, since the luminance component contributes greatly to human vision, noise correction is performed only on the luminance component. Therefore, the threshold value setting means 30 obtains the threshold value λ of the luminance component. FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the threshold setting means 30. As shown in FIG.

図11に示すように、閾値設定手段30は、画像入力手段1から得られた画像D0の拡縮率αに応じて、ノイズレベルを解析するための帯域制限画像(ここでは、色差成分の帯域制限画像)Tpb,Tprを決定する帯域決定手段31と、決定された帯域制限画像を用いて、色差ノイズレベルσCr,σCbを算出する色差ノイズレベル算出手段35と、色差ノイズレベル算出手段35により得られた色差ノイズレベルを用いて輝度ノイズレベルσYを推定する輝度ノイズレベル推定手段38と、輝度ノイズレベル推定手段38により得られた輝度ノイズレベルσYに対して調整を行って、輝度毎のノイズレベルλ(Y)を取得する調整手段39とを備えてなる。   As shown in FIG. 11, the threshold setting means 30 is a band-limited image for analyzing the noise level according to the enlargement / reduction ratio α of the image D0 obtained from the image input means 1 (here, the band limit of the color difference component). Image) Obtained by band determining means 31 for determining Tpb, Tpr, color difference noise level calculating means 35 for calculating color difference noise levels σCr, σCb using the determined band limited image, and color difference noise level calculating means 35 The luminance noise level estimator 38 for estimating the luminance noise level σY using the color difference noise level, and the luminance noise level σY obtained by the luminance noise level estimator 38 are adjusted to obtain a noise level λ for each luminance. And adjusting means 39 for obtaining (Y).

帯域決定手段31は、できるだけ高周波数帯域、かつ拡縮率αが大きいほど選択する周波数領域の周波数帯域を低くするように、ノイズレベルを算出するための帯域制限画像を決定するものである。図12は、本実施形態における帯域決定手段31が帯域制限画像を決定する態様の例を示している。図示の例では、0.75以下、0.75〜1.25、1.25より大きいの各拡縮率αに対して、帯域決定手段31は、夫々T1、T2、T3を選択するようにノイズレベルを算出するための帯域制限画像Tpb,Tprを決定する。なお、帯域決定手段31は、帯域制限画像Tpb,Tprを色差ノイズレベル算出手段35に出力すると共に、帯域制限画像Tpb,Tprに対応する周波数帯域の輝度成分の帯域制限画像TpYも色差ノイズレベル算出手段35に出力する。   The band determining means 31 determines a band-limited image for calculating the noise level so that the frequency band in the selected frequency region is lowered as the expansion / contraction ratio α increases as much as possible. FIG. 12 shows an example of a mode in which the band determining unit 31 in the present embodiment determines a band limited image. In the example shown in the figure, for each scaling factor α that is 0.75 or less and greater than 0.75 to 1.25 and 1.25, the band determining means 31 selects noise T1, T2, and T3, respectively. Band-limited images Tpb and Tpr for calculating the level are determined. The band determining unit 31 outputs the band limited images Tpb and Tpr to the color difference noise level calculating unit 35, and calculates the color difference noise level for the band limited image TpY of the luminance component in the frequency band corresponding to the band limited images Tpb and Tpr. It outputs to the means 35.

色差ノイズレベル算出手段35は、帯域決定手段31により決定された帯域制限画像TpbおよびTprを用いて、色差ノイズレベルσCb、σCrを求める。図13は、色差ノイズレベル算出手段35の構成を示すブロック図である。図示のように、色差ノイズレベル算出手段35は、輝度エッジ画素除去手段32と、色差エッジらしい成分除去手段34と、標準偏差算出手段36とを備えてなる。輝度エッジ画素除去手段32は、色差成分の帯域制限画像Tpb、Tprと共に出力されてきた輝度成分の帯域制限画像TpYの各画素の輝度値に基づいて、所定の閾値以上の輝度値を有する画素を輝度エッジ画素として、色差成分の帯域制限画像TpbおよびTprから、この輝度エッジらしい画素に対応する画素を除去する。なお、ここでの「閾値」は、ノイズの振幅として不可能なほどの大きさに対応し、エッジとしてしか考えられない画素を除去するために十分小さな値である。   The color difference noise level calculation means 35 obtains the color difference noise levels σCb and σCr using the band limited images Tpb and Tpr determined by the band determination means 31. FIG. 13 is a block diagram showing the configuration of the color difference noise level calculation means 35. As shown in the figure, the color difference noise level calculation means 35 includes a luminance edge pixel removal means 32, a component removal means 34 that seems to be a color difference edge, and a standard deviation calculation means 36. The luminance edge pixel removing unit 32 selects pixels having a luminance value equal to or higher than a predetermined threshold based on the luminance value of each pixel of the luminance component band limited image TpY output together with the color difference component band limited images Tpb and Tpr. As luminance edge pixels, pixels corresponding to pixels that are likely to be luminance edges are removed from the band-limited images Tpb and Tpr of the color difference component. Note that the “threshold value” here corresponds to a magnitude that is impossible as the amplitude of noise, and is a sufficiently small value to remove pixels that can only be considered as edges.

次いで、色差エッジらしい成分除去手段34は、輝度エッジ画素が除去された後の帯域制限画像TpbおよびTprから色エッジらしい成分を除去する。なお、色差ノイズレベル算出手段35の各手段は、TpbとTprに対して同じ動作をするので、以下帯域制限画像Tpb、Tprを特に区別せず、Tpにして説明を行う。   Next, the component removal unit 34 that seems to be a color difference edge removes a component that seems to be a color edge from the band limited images Tpb and Tpr after the luminance edge pixel is removed. Each unit of the color difference noise level calculation unit 35 performs the same operation with respect to Tpb and Tpr. Therefore, the band-limited images Tpb and Tpr are not particularly distinguished below and will be described as Tp.

色差エッジらしい成分除去手段34は、輝度エッジ画素が除去された帯域制限画像Tpに対して、色差の絶対値のヒストグラムを作成し、このヒストグラムにおいて所定のパーセンテージ(例えば80%や、90%など)より大きい頻度を有する色差値を、色差エッジらしい成分として除去する。   The component removal means 34 that seems to be a color difference edge creates a histogram of the absolute value of the color difference for the band limited image Tp from which the luminance edge pixels have been removed, and a predetermined percentage (for example, 80%, 90%, etc.) in this histogram. Color difference values having a greater frequency are removed as components that are likely to be color difference edges.

標準偏差算出手段36は、色差の絶対値のヒストグラムにおいて、色差エッジらしい成分除去手段34により色差エッジらしい成分を除去された後の色差値を用いて色差の標準偏差を算出して色差ノイズレベルσCr、σCbを得る。なお、ここで、算出された色差の標準偏差に対して、色差エッジらしい成分除去手段34に用いられたパーセンテージに応じて補正を行って得た値を色差ノイズレベルとするようにしてもよく、こうすることによって色差エッジらしい成分として除去された色差値がノイズの色差値であるとしても妥当なノイズレベルを得ることができる。具体的には、ヒストグラムが完全な正規分布であると仮定すると、0%〜90%の頻度を有する色差値を用いて算出した標準偏差は、全ての色差値を用いて算出した標準偏差の略0.79倍となるので、例えば、90%以上の頻度を有する色差値を色差エッジらしい成分として除去した場合、色差エッジらしい成分以外の色差値を用いて算出した標準偏差に対して、0.79の逆数となる1.27を乗算するように補正すればよい。同じように、閾値として80%または70%を用いた場合、標準偏差に対して夫々1.51または1.78を乗算するようにすればよい。   The standard deviation calculation means 36 calculates the standard deviation of the color difference using the color difference value after the color difference edge-like component is removed by the color difference edge-like component removal means 34 in the color difference absolute value histogram and calculates the color difference noise level σCr. , ΣCb is obtained. Here, a value obtained by correcting the standard deviation of the calculated color difference according to the percentage used in the component removing unit 34 that seems to be a color difference edge may be used as the color difference noise level. This makes it possible to obtain an appropriate noise level even if the color difference value removed as a color difference edge-like component is a noise color difference value. Specifically, assuming that the histogram has a complete normal distribution, the standard deviation calculated using color difference values having a frequency of 0% to 90% is an abbreviation of the standard deviation calculated using all color difference values. For example, when a color difference value having a frequency of 90% or more is removed as a component that seems to be a color difference edge, the standard deviation calculated using a color difference value other than the component that seems to be a color difference edge is 0. 9 times. What is necessary is just to correct | amend so that 1.27 which becomes the reciprocal number of 79 may be multiplied. Similarly, when 80% or 70% is used as the threshold value, the standard deviation may be multiplied by 1.51 or 1.78, respectively.

色差ノイズレベル算出手段35は、このようにして画像S0全体の色差ノイズレベルσCr、σCbを取得する。   In this way, the color difference noise level calculation unit 35 acquires the color difference noise levels σCr and σCb of the entire image S0.

輝度ノイズレベル推定手段38は、色差ノイズレベル算出手段35により得られた色差ノイズレベルσCr、σCbから画像S0全体の輝度ノイズレベルを推定する。本実施形態において、輝度色差空間としてYCrCbを用いるため、輝度ノイズレベル推定手段38は、上述した式(7)に従って、色差ノイズレベルσCr、σCbから輝度ノイズレベルσYを推定する。   The luminance noise level estimation unit 38 estimates the luminance noise level of the entire image S0 from the color difference noise levels σCr and σCb obtained by the color difference noise level calculation unit 35. In this embodiment, since YCrCb is used as the luminance / color difference space, the luminance noise level estimation means 38 estimates the luminance noise level σY from the color difference noise levels σCr, σCb according to the above-described equation (7).


σY≒(1.02×σCr+1.07×σCb)/2 (7)
但し,σY:輝度ノイズレベル
σCr,σCb:色差ノイズレベル

調整手段39は、輝度ノイズレベル推定手段38により得られた輝度ノイズレベルσY(画像全体の輝度ノイズレベル)に対して、画像入力手段1から得られた露光補正量Hおよび明るさのレベル(ここでは帯域制限画像TpYにおける輝度値)に応じた調整を行うことによって、輝度値毎のノイズレベルを取得して画像S0の明るさのレベル毎の閾値λ(Y)とする。

σY≈ (1.02 × σCr + 1.07 × σCb) / 2 (7)
Where σY: Luminance noise level
σCr, σCb: Color difference noise level

The adjusting means 39 adjusts the exposure correction amount H and the brightness level (here, the brightness noise level σY (luminance noise level of the entire image) obtained by the brightness noise level estimating means 38 from the image input means 1. Then, the noise level for each luminance value is acquired by performing adjustment according to the luminance value in the band limited image TpY, and is set as the threshold value λ (Y) for each brightness level of the image S0.

前述したように、露光補正によって画像中のノイズの振幅が受けたゲインは、QL値の大きさによって異なる。また、露光補正の補正量Hが異なると、ノイズの振幅が受けたゲインを示すゲインカーブも異なる。図14は、露光補正として濃度を0.5、0.7を引いた夫々の場合の、ノイズの振幅が受けるゲインを示すゲインカーブであり、図中点線は、濃度0.5を引いたときのゲインカーブであり、図中実線は、濃度0.7を引いたときのゲインカーブである。   As described above, the gain received by the noise amplitude in the image by the exposure correction varies depending on the magnitude of the QL value. In addition, when the exposure correction amount H is different, the gain curve indicating the gain received by the noise amplitude is also different. FIG. 14 is a gain curve showing the gain received by the amplitude of noise when the density is subtracted from 0.5 and 0.7 as exposure correction, and the dotted line in the figure is when the density is subtracted from 0.5. The solid curve in the figure is the gain curve when the density of 0.7 is subtracted.

調整手段39は、図14に示すような、補正量H毎に異なるゲインカーブから、画像入力手段1から得られた補正量Hに対応するゲインカーブを選択して、選択されたゲインカーブを用いて、輝度ノイズレベル推定手段38により得られた輝度ノイズレベルσYを調整して輝度値毎のノイズレベルλ(Y)を求め、この輝度毎のノイズレベルλ(Y)を画像S0におけるエッジとノイズとを判別するための閾値としてノイズ補正手段40に出力する。なお、図14は、QL値毎にノイズの振幅が受けたゲインを示しているが、QL値と輝度値との対応関係から、輝度値毎にノイズの振幅が受けたゲインを換算すればよい。   The adjustment unit 39 selects a gain curve corresponding to the correction amount H obtained from the image input unit 1 from gain curves that differ for each correction amount H as shown in FIG. 14, and uses the selected gain curve. Then, the luminance noise level σY obtained by the luminance noise level estimating means 38 is adjusted to obtain a noise level λ (Y) for each luminance value, and the noise level λ (Y) for each luminance is obtained as an edge and noise in the image S0. Is output to the noise correction means 40 as a threshold value for discriminating. 14 shows the gain received by the noise amplitude for each QL value, the gain received by the noise amplitude for each luminance value may be converted from the correspondence between the QL value and the luminance value. .

調整手段39は、図14に示すようなゲインカーブを用いて輝度ノイズレベルσYの調整を行うが、その具体的な手法としては、例えば、図15に示すように、ノイズレベルσYを画像中の代表QL値に対応させて調整しない(調整倍数が1である)ことにし、代表QL値以外のQL値が受けたゲインと、代表QL値が受けたゲインとの比を該当するQL値に対応した調整倍数とすることができる。図15に示すように、このような調整は、画像全体のノイズレベル(ここでは輝度ノイズレベルσY)から、明るい部位ほどその閾値(本実施形態の例ではノイズレベルと同じである)を下げ、暗い部位ほどその閾値を上げるものである。   The adjusting means 39 adjusts the luminance noise level σY using a gain curve as shown in FIG. 14. As a specific method, for example, as shown in FIG. 15, the noise level σY is adjusted in the image. No adjustment is made corresponding to the representative QL value (the adjustment multiple is 1), and the ratio between the gain received by the QL value other than the representative QL value and the gain received by the representative QL value corresponds to the corresponding QL value. Adjusted multiples. As shown in FIG. 15, such adjustment lowers the threshold value (the same as the noise level in the example of the present embodiment) of a brighter part from the noise level (here, luminance noise level σY) of the entire image, The darker part increases the threshold.

また、代表QL値としては、画像の輝度Yのダイナミックレンジの中間値や、その累積ヒストグラムの50%点とすることができる。   The representative QL value can be an intermediate value of the dynamic range of the luminance Y of the image or a 50% point of the cumulative histogram.

閾値設定手段30は、このようにして得たλ(Y)を、画像S0の輝度成分におけるエッジとノイズとを判別するための輝度値毎の閾値としてノイズ補正手段40に出力する。   The threshold setting unit 30 outputs λ (Y) obtained in this way to the noise correction unit 40 as a threshold for each luminance value for discriminating between edges and noise in the luminance component of the image S0.

ノイズ補正手段40は、閾値設定手段30により得られた輝度値毎の閾値λ(Y)を用いて、画像S0の輝度成分に対してノイズ補正処理を行うものである。なお、ここのノイズ補正処理は、特許文献1、特許文献2に記載され方法は勿論、エッジとノイズとを判別する閾値を用い、閾値より小さい振幅を有する成分をノイズ成分として抑制し、および/または閾値以上の振幅を有する成分をエッジ成分として強調するいかなるノイズ補正処理の方法を用いてもよい。これらの方法でノイズ補正処理を行う際に、明るさのレベル毎(本実施形態においては輝度値毎)の閾値を適用すればよい。   The noise correction unit 40 performs noise correction processing on the luminance component of the image S0 using the threshold value λ (Y) for each luminance value obtained by the threshold setting unit 30. The noise correction processing here is not limited to the methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2, but uses a threshold value for discriminating between edges and noise, suppresses a component having an amplitude smaller than the threshold value as a noise component, and / or Alternatively, any noise correction processing method that emphasizes a component having an amplitude equal to or greater than a threshold as an edge component may be used. When noise correction processing is performed by these methods, a threshold value for each brightness level (in this embodiment, for each luminance value) may be applied.

以上、本発明の望ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない限り、様々な増減、変更を行うことができる。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Unless it deviates from the main point of this invention, various increase / decrease and change can be performed.

例えば、本実施形態において、輝度成分が人間の視覚に最も大きく寄与することから、輝度成分のみに対してノイズ補正処理を行うようにしているが、輝度、色差の各チャンネル毎の閾値を求めて、各チャンネルに対してノイズ補正処理を行うようにしてもよい。   For example, in this embodiment, since the luminance component contributes the most to human vision, noise correction processing is performed only on the luminance component, but the threshold value for each channel of luminance and color difference is obtained. The noise correction process may be performed on each channel.

また、ボケ画像の作成方法、帯域制限画像の作成方法も、本実施形態に用いられた方法に限らず、従来の種々の方法を適用してもよい。   Also, the method for creating a blurred image and the method for creating a band limited image are not limited to the methods used in the present embodiment, and various conventional methods may be applied.

また、露光補正処理がなされた画像だけではなく、ガンマ補正、ハイパートーンなど画像の明るさを変化させる処理がなされた画像に対しても、その処理によって画像中のノイズの振幅が受けたゲインの態様に応じて画像全体のノイズレベルまたは画像全体に対する閾値を調整して明るさ毎の閾値を求めることができる。   Also, not only for images that have undergone exposure correction processing, but also for images that have undergone processing that changes the brightness of the image, such as gamma correction and hypertone, the gain of the amplitude of noise in the image received by that processing The threshold value for each brightness can be obtained by adjusting the noise level of the entire image or the threshold value for the entire image according to the mode.

また、画像が、明るさ変化処理が施されたものであるか、どのような明るさ変化処理が施されたか、明るさがどのぐらい変化したか(その明るさ変化処理の補正量)などが把握できない場合には、画像中のノイズレベルの分布傾向に応じて、画像全体に対する閾値または画像全体のノイズレベルに対して、明るい部位ほど小さくなるように調整して画像の明るさのレベル毎の閾値を得るようにしてもよい。   Also, whether the image has been subjected to brightness change processing, what brightness change processing has been performed, how much the brightness has changed (the correction amount of the brightness change processing), etc. If it cannot be grasped, the brightness level of the image is adjusted so that the lighter part becomes smaller with respect to the threshold for the whole image or the noise level of the whole image according to the distribution tendency of the noise level in the image. A threshold value may be obtained.

本発明の実施形態となる画像処理装置の構成を示すブロック図1 is a block diagram showing a configuration of an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1に示す画像処理装置におけるボケ画像作成手段10の構成を示すブロック図1 is a block diagram showing the configuration of a blurred image creation unit 10 in the image processing apparatus shown in FIG. 図2に示すボケ画像作成手段10におけるフィルタリング手段12が用いる1次元フィルタFの例を示す図The figure which shows the example of the one-dimensional filter F which the filtering means 12 in the blur image creation means 10 shown in FIG. 2 uses 図2に示すボケ画像作成手段10において行われる処理を示す図The figure which shows the process performed in the blurred image preparation means 10 shown in FIG. 図2に示すボケ画像作成手段10におけるフィルタリング手段12により作成されたフィルタリング画像Bkの周波数特性を示す図The figure which shows the frequency characteristic of the filtering image Bk produced by the filtering means 12 in the blur image creation means 10 shown in FIG. 図2に示すボケ画像作成手段10におけるフィルタリング手段12が用いる2次元フィルタの例を示す図The figure which shows the example of the two-dimensional filter which the filtering means 12 in the blur image creation means 10 shown in FIG. 2 uses 図2に示すボケ画像作成手段10における補間手段14がフィルタリング画像B1の補間に用いるフィルタF1の例を示す図The figure which shows the example of the filter F1 which the interpolation means 14 in the blur image creation means 10 shown in FIG. 2 uses for interpolation of the filtering image B1 図2に示すボケ画像作成手段10における補間手段14がフィルタリング画像B2の補間に用いるフィルタF2の例を示す図The figure which shows the example of the filter F2 which the interpolation means 14 in the blur image creation means 10 shown in FIG. 2 uses for interpolation of filtering image B2 図2に示すボケ画像作成手段10により作成されたボケ画像Skの周波数特性を示す図The figure which shows the frequency characteristic of the blur image Sk created by the blur image creation means 10 shown in FIG. 図1に示す本発明の実施形態の画像処理装置における帯域制限画像作成手段20により作成された帯域制限画像Tkの周波数特性を示す図The figure which shows the frequency characteristic of the band limited image Tk produced by the band limited image preparation means 20 in the image processing apparatus of embodiment of this invention shown in FIG. 図1に示す本発明の実施形態の画像処理装置における閾値設定手段30の構成を示すブロック図1 is a block diagram showing the configuration of threshold setting means 30 in the image processing apparatus according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 図11に示す閾値設定手段30における帯域決定手段31を説明するための図The figure for demonstrating the band determination means 31 in the threshold value setting means 30 shown in FIG. 図11に示す閾値設定手段30における色差ノイズレベル算出手段35の構成を示すブロック図FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the color difference noise level calculation means 35 in the threshold setting means 30 shown in FIG. 濃度補正が施された画像におけるノイズの振幅が受けたゲインを示す図The figure which shows the gain which the amplitude of the noise received in the density-corrected image 図11に示す閾値設定手段30における調整手段39による処理を説明するための図The figure for demonstrating the process by the adjustment means 39 in the threshold value setting means 30 shown in FIG. 露光補正によりQL値が受けたゲインを示す図The figure which shows the gain which QL value received by exposure correction 濃度とQL値の関係を示す図Diagram showing the relationship between concentration and QL value

符号の説明Explanation of symbols

1 画像入力手段
5 YCC変換手段
10 ボケ画像作成手段
12 フィルタリング手段
14 補間手段
16 制御手段
20 帯域制限画像作成手段
30 閾値設定手段
31 帯域決定手段
32 輝度エッジ画素除去手段
34 色差エッジらしい成分除去手段
35 色差ノイズレベル算出手段
36 標準偏差算出手段
38 輝度ノイズレベル推定手段
39 調整手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image input means 5 YCC conversion means 10 Blurred image creation means 12 Filtering means 14 Interpolation means 16 Control means 20 Band-limited image creation means 30 Threshold setting means 31 Band determination means 32 Luminance edge pixel removal means 34 Component removal means that seems to be color difference edge 35 Color difference noise level calculation means 36 Standard deviation calculation means 38 Luminance noise level estimation means 39 Adjustment means

Claims (3)

原画像に対して明るさを変化させる露光補正処理が施されてなるデジタル画像から、該デジタル画像におけるエッジとノイズとを判別するための閾値を求める画像処理方法において、
前記デジタル画像の周波数成分から該デジタル画像全体のノイズ分散値を算出し、
前記デジタル画像の明るさのレベル毎に、該明るさのレベルに応じ前記デジタル画像全体の前記ノイズ分散値の調整と、露光補正処理における補正量毎に異なるゲインカーブを用いた前記デジタル画像全体の前記ノイズ分散値の調整とを行うことによって前記デジタル画像の明るさのレベル毎の前記ノイズ分散値を取得し、
調整した明るさのレベル毎の前記ノイズ分散値を閾値として設定し、
前記デジタル画像の周波数成分において前記閾値よりも小さい成分をノイズ成分として抑制する
ことを特徴とする画像処理方法。
In an image processing method for obtaining a threshold value for discriminating edges and noise in a digital image from a digital image that has been subjected to exposure correction processing for changing the brightness of the original image ,
Calculating a noise variance value of the entire digital image from the frequency component of the digital image;
For each brightness level of the digital image , adjustment of the noise variance value of the entire digital image according to the brightness level, and the entire digital image using a gain curve that differs for each correction amount in exposure correction processing Obtaining the noise variance value for each brightness level of the digital image by adjusting the noise variance value of
Set the noise variance value for each adjusted brightness level as a threshold,
An image processing method, wherein a frequency component of the digital image that is smaller than the threshold is suppressed as a noise component.
原画像に対して明るさを変化させる露光補正処理が施されてなるデジタル画像から、該デジタル画像におけるエッジとノイズとを判別するための閾値を求める画像処理装置であって、
前記デジタル画像の周波数成分から該デジタル画像全体のノイズ分散値を算出する全体ノイズレベル算出手段と、
前記デジタル画像の明るさのレベル毎に、該明るさのレベルに応じ前記デジタル画像全体の前記ノイズ分散値の調整と、露光補正処理における補正量毎に異なるゲインカーブを用いた前記デジタル画像全体の前記ノイズ分散値の調整とを行うことによって前記デジタル画像の明るさのレベル毎の前記ノイズ分散値を取得する調整手段と、
該明るさのレベル毎に調整されたノイズ分散値を閾値として設定する閾値取得手段と
該閾値取得手段により設定された前記閾値よりも小さい成分をノイズ成分として抑制するノイズ補正手段と
を有することを特徴とする画像処理装置。
An image processing apparatus that obtains a threshold value for discriminating edges and noise in a digital image from a digital image that has been subjected to exposure correction processing for changing the brightness of the original image ,
An overall noise level calculating means for calculating a noise variance value of the entire digital image from the frequency component of the digital image;
For each brightness level of the digital image , adjustment of the noise variance value of the entire digital image according to the brightness level, and the entire digital image using a gain curve that differs for each correction amount in exposure correction processing Adjusting the noise variance value to obtain the noise variance value for each level of brightness of the digital image;
Threshold acquisition means for setting a noise variance value adjusted for each brightness level as a threshold, and noise correction means for suppressing a component smaller than the threshold set by the threshold acquisition means as a noise component. A featured image processing apparatus.
原画像に対して明るさを変化させる露光補正処理が施されてなるデジタル画像から、該デジタル画像におけるエッジとノイズとを判別するための閾値を求める処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記デジタル画像の明るさのレベル毎に、該明るさのレベルに応じ前記デジタル画像全体の前記ノイズ分散値の調整と、露光補正処理における補正量毎に異なるゲインカーブを用いた前記デジタル画像全体の前記ノイズ分散値の調整とを行うことによって前記デジタル画像の明るさのレベル毎の前記ノイズ分散値を取得する処理と、
調整した明るさのレベル毎の前記ノイズ分散値を閾値として設定する処理と、
設定した前記閾値よりも小さい成分をノイズ成分として抑制する処理とを実行させることを特徴とするプログラム。
A program for causing a computer to execute processing for obtaining a threshold value for discriminating edges and noise in a digital image from a digital image that has been subjected to exposure correction processing for changing the brightness of the original image ,
For each brightness level of the digital image , adjustment of the noise variance value of the entire digital image according to the brightness level, and the entire digital image using a gain curve that differs for each correction amount in exposure correction processing Processing for obtaining the noise variance value for each brightness level of the digital image by adjusting the noise variance value of
A process for setting the noise variance value for each adjusted brightness level as a threshold;
A program for executing a process of suppressing a component smaller than the set threshold as a noise component .
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